2020届高考物理一轮复习重要题型名师精讲之磁场第1讲磁场及磁场对电流的作用.pdf

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1、2020届高考物理一轮复习重要题型名师精讲之磁场第1 讲磁场及磁场对电流的作用第 1 讲磁场及磁场对电流的作用1.图 8117 如图 8 117 所示，一弓形线圈通以逆时针电流，在其圆弧的圆心处，垂直于纸面放一直导线，当直导线通有指向纸内的电流时，线圈将()Aa 端向纸内，b 端向纸外转动，且靠近导线Ba 端向纸内，b 端向纸外转动，且远离导线Cb 端向纸内，a 端向纸外转动，且靠近导线Db 端向纸内，a 端向纸外转动，且远离导线答案：A 2.图 8118(2018 全国，17)如图 81 18 所示，一段导线abcd 位于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直线

2、段ab、bc 和 cd 的长度均为L，且 abc bcd135.流经导线的电流为 I，方向如图中箭头所示导线段abcd 所受到的磁场的作用力的合力()A方向沿纸面向上，大小为(21)ILBB方向沿纸面向上，大小为(21)ILBC方向沿纸面向下，大小为(21)ILBD方向沿纸面向下，大小为(2 1)ILB解析：将导线分为三段直导线，依照左手定那么分不判定出安培力的大小，依照FBIL运算出安培力的大小，再求合力导线所受合力FBIL 2BIL sin 45(2 1)ILB.答案：A 3.图 8119 光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E 的电源相连，一根质量为m、电阻为 R

3、 的导体棒ab，用长为l 的绝缘细线悬挂，悬线竖直时导体棒恰好与导轨良好接触且细线处于张紧状态，如图8119 所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场当闭合开关S时，导体棒向右摆出，摆到最大高度时，细线与竖直方向成角，那么()A磁场方向一定竖直向上B导体棒离开导轨前受到向左的安培力C导体棒摆到最大高度时重力势能的增加量等于mgl(1cos )D导体棒离开导轨前电源提供的电能大于mgl(1cos )解析：从题中明白导体棒ab 向右摆动，讲明导体棒ab 受到向右的安培力作用，由左手安那么可知磁场方向一定竖直向下，A、B 两项错误；电源提供的电能转化成了两部分，一部分是电路中所产生的热，另一部分是导体棒的

4、机械能，D 项正确；最大高度时，导体棒重力势能的增加量等于mgl(1cos )，C 项正确答案：CD 4.图 8120(2018 上海模拟)如图 8 120 所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨上放有质量为m 的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为，现从 t0 时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流强度与时刻成正比，即Ikt，其中 k 为恒量假设金属棒与导轨始终垂直，那么如下图的表示棒所受的摩擦力随时刻变化的四幅图中，正确的选项是()解析：当 Ff BIL BL ktmg 时，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动前，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为：Ff BL kt；

5、当棒停止运动时，摩擦力赶忙变为静摩擦力，大小为：Ffmg，应选项C 正确答案：C 5.图 8121 如图 8 121 所示为一电流表的原理示意图质量为m 的均质细金属棒MN 的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd 内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外与MN 的右端N 连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN 的长度大于ab.当MN 中没有电流通过且处于平稳状态时，MN 与矩形区域的cd 边重合：当MN 中有电流通过时，指针示数可表示电流强度(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？(重力加速度为g)(2)假设要电流表正常工作，MN 的哪

6、一端应与电源正极相接？(3)假设 k2.0 N/m，ab 0.20 m，cb 0.050 m，B0.20 T，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的作用)(4)假设将量程扩大2 倍，磁感应强度应变为多大？解析：(1)设当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为 x，那么有mgk x，由 式得：xmgk.(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN 的安培力必须向下，因此M 端应接正极(3)设电流表满偏时通过MN 间电流强度为Im，那么有 BImab mgk(d x)，联立 并代入数据得Im2.5 A(4)设量程扩大后，磁感应强度变为B，那么有2BImab mgk(cb x)由 式得

7、：Bk cb2Imab.代入数据得：B0.10 T.答案：(1)mgk(2)M 端(3)2.5 A(4)0.10 T 1(2018 广东六校联考)一段长 0.2 m，通过 2.5 A 电流的直导线，关于在磁感应强度为B 的匀强磁场中所受安培力F 的情形，正确的选项是()A假如 B2 T，F 一定是 1 N B假如 F0，B 也一定为零C假如 B4 T，F 有可能是 1 N D假如 F 有最大值时，通电导线一定与B 平行解析：当导线与磁场方向垂直放置时，FBIL，力最大，当导线与磁场方向平行放置时，F0，当导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0FIb.当加一个垂直于a、b 所在平面的匀强磁场B

8、时；导线a 恰好不再受安培力的作用那么与加磁场B 往常相比较()Ab 也恰好不再受安培力的作用Bb 受的安培力小于原先安培力的2 倍，方向竖直向上Cb 受的安培力等于原先安培力的2 倍，方向竖直向下Db 受的安培力小于原先安培力的大小，方向竖直向下解析：当 a 不受安培力时，Ib产生的磁场与所加磁场在a 处叠加后的磁感应强度为零，现在判定所加磁场垂直纸面向外，因IaIb，因此在b 处叠加后的磁场垂直纸面向里，b 受安培力向下，且比原先小应选项 D 正确答案：D 4.图 8124 如图 8124 所示，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b 和 c，各导线中的电流大小相同，其

9、中a、c 导线中的电流方向垂直纸面向外，b 导线电流方向垂直纸面向内每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用，那么关于每根导线所受安培力的合力，以下讲法中正确的选项是()A导线 a 所受合力方向水平向右B导线 c 所受合力方向水平向右C导线 c 所受合力方向水平向左D导线 b 所受合力方向水平向左解析：第一用安培定那么判定导线所在处的磁场方向，要注意是合磁场的方向，然后用左手定那么判定导线的受力方向能够确定B 是正确的答案：B 5.图 8125 一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒，图 8125 中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一

10、瞬时可能产生的情形是()A磁铁对桌面的压力减小B磁铁对桌面的压力增大C磁铁受到向右的摩擦力D磁铁受到向左的摩擦力解析：如右图所示对导体棒，通电后，由左手定那么，导体棒受到斜向左下方的安培力，由牛顿第三定律可得，磁铁受到导体棒的作用力应斜向右上方，因此在通电的一瞬时，磁铁对桌面的压力减小，磁铁受到向左的摩擦力，因此A、D 正确答案：AD 6.图 8126(2018 霸州模拟)如图 8 126 所示，abcd 四边形闭合线框，a、b、c 三点坐标分不为(0，L,0)，(L，L,0)，(L,0,0)，整个空间处于沿y 轴正方向的匀强磁场中，通入电流I，方向如下图，关于四边形的四条边所受到的安培力的大

11、小，以下表达中正确的选项是()Aab 边与 bc 边受到的安培力大小相等Bcd 边受到的安培力最大Ccd 边与 ad 边受到的安培力大小相等Dad 边不受安培力作用解析：依照左手定那么，ab 边受到的安培力大小为Fab BIab，bc 边平行于磁场方向受力为零，故 A 错；ad 边受到安培力大小为FadBIOd，故 B、D 错；cd 边受到的安培力大小为FadBIcd，故 B 正确答案：B 7.图 8127 如图 8 127 所示，有两根长为L、质量为m 的细导体棒a、b，a 被水平放置在倾角为45 的光滑斜面上，b被水平固定在与a 在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x.当

12、两细棒中均通以电流强度为I 的同向电流时，a 恰能在斜面上保持静止，那么 b 的电流在a 处产生的磁场的磁感应强度的讲法错误的选项是()A方向向上B大小为2mg2LIC要使 a 仍能保持静止，而减小b 在 a 处的磁感应强度，可使b上移D假设使b 下移，a 将不能保持静止解析：由安培定那么可知A 正确；由mgsin BLI cos 知 Bmgsin LI cos，B 错误；假设要使B 最小，应在垂直斜面向上的方向上，因此C、D 正确答案：B 8.图 8128(2018 杭州质检)如图 8 128 所示，两根间距为d 的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角 30.金属杆 ab

13、垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好整个装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab 刚好处于静止状态要使金属杆能沿导轨向上运动，能够采取的措施是()A增大磁感应强度BB调剂滑动变阻器使电流减小C增大导轨平面与水平面间的夹角D将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变解析：对金属杆受力分析，沿导轨方向：BEdRmgsin 0，假设想让金属杆向上运动，那么BEdR增大，A 项正确，B 项错误；假设增大，那么 mgsin 增大，C 项错误；假设电流反向，那么金属杆受到的安培力反向，D 项错误答案：A 图 8129 9如图 8 129 甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂

14、直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上，电流方向由M 指向 N，在两轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t0 时导线恰好静止，假设B 按如图乙所示的余弦规律变化，以下讲法正确的选项是()A在最初的一个周期内，导线在导轨上做往复运动B在最初的一个周期内，导线一直向左运动C在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小D在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小解析：由安培力的表达式FBIL 结合图乙可知，安培力 F 在一个周期内随磁感应强度B 的变化而变化，在前14周期内，安培力F 方向不变，大小变小，加速度方向不变，大小变小，由于初速度为零，因此在水平方向上做变加速直

15、线运动；在14周期到12周期内，磁场方向改变，安培力方向改变，加速度方向改变，速度减小，至12周期时速度减小到零，因此D 项正确；而后在12周期到34周期内，MN 反向加速，在一个周期终止时又回到原先的位置，即做往复运动，因此A 项正确答案：AD 10.图 8130 电磁炮是利用磁场对电流的作用力，把电能转变成机械能，使炮弹发射出去的如图8 130 所示，把两根长为s，互相平行的铜制轨道放在磁场中，轨道之间放有质量为m 的炮弹，炮弹架在长为l，质量为M 的金属杆上，当有大的电流I1通过轨道和炮弹时，炮弹与金属架在磁场力的作用下，获得速度v1时刻的加速度为a，当有大的电流I2通过轨道和炮弹时，炮

16、弹最终以最大速度v2脱离金属架并离开轨道，设炮弹运动过程中受到的阻力与速度的平方成正比，求垂直于轨道平面的磁感应强度多大？解析：设运动中受总阻力Ffkv2，炮弹与金属架在安培力和阻力合力作用下加速，依照牛顿第二定律，获得 v1速度时，BI1lkv21(Mm)a当炮弹速度最大时，有BI2lkv22解 得垂直轨道的磁感应强度为：B(Mm)av22l(I1v22I2v21).答案：(M m)av22l(I1v22I2v21)11.图 8131 如图 8 131 所示，在倾角为37 的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为 6102kg 的通电直导线，电流强度I1 A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于

17、斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中设t0 时，B0，那么需要多长时刻，斜面对导线的支持力为零？(g 取 10 m/s2)解析：斜面对导线的支持力为零时导线的受力如下图由平稳条件FTcos 37 FFTsin 37mg由 解得：Fmgtan 37，代入数值得：F 0.8 N 由 F BIL 得：BFIL0.810.4T2 T.B 与 t 的变化关系为B0.4 t因此 t5 s.答案：5 s 12.图 8132 水平面上有电阻不计的U 形导轨 NMPQ，它们之间的宽度为L，M 和 P 之间接入电动势为E 的电源(不计内阻)现垂直于导轨搁一根质量为m，

18、电阻为R 的金属棒ab，并加一个范畴较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为且指向右斜上方，如图8132 所示，咨询：(1)当 ab 棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)假设 B 的大小和方向均能改变，那么要使ab 棒所受支持力为零，B 的大小至少为多少？现在B 的方向如何？解析：从 b 向 a 看侧视图如下图(1)水平方向：FFAsin 竖直方向：FNFAcos mg又FABIL BERL联立 得：FNmgBLE cos R，FBLE sin R.(2)使 ab 棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上那么有FAmgBminmgREL，依照左手定那么判定磁场方向水平向右答案：(1)mgBLE cos RBLE sin R(2)mgREL方向水平向右